什么是数组叠加？

在Python中，数组通常以列表(list)形式存在。数组叠加指的是将多个列表或元素合并为一个列表的操作。根据不同的场景和需求，Python提供了多种方法来实现数组叠加。

选择合适的方法对于代码的效率、可读性和内存使用都有重要影响。

核心数组叠加方法

# 基本用法
numbers = [1, 2, 3]
numbers.append(4)
print(numbers)  # 输出: [1, 2, 3, 4]

# 添加另一个列表（作为单个元素）
matrix = [[1, 2], [3, 4]]
matrix.append([5, 6])
print(matrix)  # 输出: [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]

# 基本用法
fruits = ['apple', 'banana']
fruits.extend(['orange', 'grape'])
print(fruits)  # 输出: ['apple', 'banana', 'orange', 'grape']

# 添加其他可迭代对象
numbers = [1, 2, 3]
numbers.extend(range(4, 7))
print(numbers)  # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6]

# 在索引0处插入元素（开头）
colors = ['red', 'blue']
colors.insert(0, 'green')
print(colors)  # 输出: ['green', 'red', 'blue']

# 在索引1处插入元素
numbers = [10, 30]
numbers.insert(1, 20)
print(numbers)  # 输出: [10, 20, 30]

# 插入整个列表（作为单个元素）
data = [1, 2, 3]
data.insert(1, ['a', 'b'])
print(data)  # 输出: [1, ['a', 'b'], 2, 3]

# 基本拼接
list1 = [1, 2, 3]
list2 = [4, 5, 6]
combined = list1 + list2
print(combined)  # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6]

# 原始列表不变
print(list1)  # 输出: [1, 2, 3]
print(list2)  # 输出: [4, 5, 6]

# 多个列表拼接
result = [1, 2] + [3, 4] + [5, 6]
print(result)  # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6]

# 合并两个列表
list1 = [1, 2, 3]
list2 = [4, 5, 6]
combined = [x for pair in zip(list1, list2) for x in pair]
print(combined)  # 输出: [1, 4, 2, 5, 3, 6]

# 复杂合并操作
numbers = [1, 2, 3]
squares = [x**2 for x in numbers]
combined = [num for pair in zip(numbers, squares) for num in pair]
print(combined)  # 输出: [1, 1, 2, 4, 3, 9]

# 条件筛选
list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
list2 = [10, 20, 30]
combined = [x for x in list1 + list2 if x % 2 == 0]
print(combined)  # 输出: [2, 4, 10, 20, 30]

高级方法：itertools.chain

对于需要高效合并多个大型可迭代对象的情况，可以使用itertools.chain

import itertools

# 合并多个列表
list1 = [1, 2, 3]
list2 = [4, 5, 6]
list3 = [7, 8, 9]

# 创建chain对象（惰性求值）
chained = itertools.chain(list1, list2, list3)
print(chained)  # 输出: <itertools.chain object at 0x...>

# 转换为列表
combined = list(chained)
print(combined)  # 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 合并不同类型的可迭代对象
numbers = [1, 2, 3]
chars = ['a', 'b', 'c']
rng = range(4, 7)

combined = list(itertools.chain(numbers, chars, rng))
print(combined)  # 输出: [1, 2, 3, 'a', 'b', 'c', 4, 5, 6]

方法比较与选择指南

总结

Python提供了多种数组（列表）叠加方法，每种方法都有其适用场景：

• 需要原地操作时选择 append() 或 extend()
• 需要创建新列表时使用 + 运算符或列表解析
• 处理大型数据集时优先考虑 itertools.chain()
• 需要复杂逻辑处理时使用列表解析

关键要点： 选择正确的数组叠加方法可以显著提高代码性能，特别是在处理大型数据集时。理解每种方法的时间复杂度和内存使用特性，将帮助您编写更高效的Python代码。